Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 12
1.1 Особенности условий формирования природных соляных минералов 12
1.2 Гигиеническая характеристика минерала сильвинита и способы его применения в медицине 24
1.3 Актуальные аспекты санитарно-гигиенического надзора за сильвинитовыми сооружениями 32
Глава 2. Материалы, методы и объекты исследования 38
2.1 Гигиеническая и техническая характеристики объектов изучения 39
2.2 Гигиенические методы исследования 41
2.3 Микробиологические методы исследования 44
2.4 Математические методы 48
2.5 Методы статистической обработки 49
Глава 3. Гигиенические исследования естественных свойств калийных солей и факторов внутренней среды современных сооружений для солетерапии 50
3.1 Фоновый уровень гигиенических и микробиологических факторов внутренней среды соляного физиотерапевтического помещения 50
3.2 Разработка способа определения количества минерала сильвина в ограждениях соляных сооружений различных модификаций 58
3.3 Обоснование интегрального критерия оценки интенсивности комплекса факторов внутренней среды соляных сооружений 66
Глава 4. Разработка и обоснование методов оценки эффективности функционирования сильвинитовых устройств .75
4.1 Изучение влияния минерала сильвинита на свойства бактериальных культур в лабораторных условиях .75
4.2 Обоснование применения микробиологического способа для оценки эффективности работы различных соляных устройств в процессе эксплуатации 81
Заключение 95
Практические рекомендации 105
Список сокращений и условных обозначений 106
Список литературы 108
Приложение А. Листинг компьютерной программы для определения содержания минерала сильвина в соляных поверхностях 127
Приложение Б. Внедрение результатов исследований в практическую деятельность 130
- Особенности условий формирования природных соляных минералов
- Актуальные аспекты санитарно-гигиенического надзора за сильвинитовыми сооружениями
- Фоновый уровень гигиенических и микробиологических факторов внутренней среды соляного физиотерапевтического помещения
- Обоснование применения микробиологического способа для оценки эффективности работы различных соляных устройств в процессе эксплуатации
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время для лечения и профилактики ряда заболеваний широко используют медицинские технологии на основе природных факторов, в том числе воздействие на организм пациентов минерала сильвинита (Долотов Ю.А., 2012; Дорохов Е.В. и др., 2007; Черешнев В.А. и др., 2013; Chonka Y., 2012). Его добыча осуществляется на севере Пермского края (Западный Урал), где располагается Верхнекамское месторождение калийных солей. Начиная с 1964 года, гигиенистами и физиологами Пермского медицинского института проводились широкомасштабные исследования условий труда шахтеров, а в дальнейшем – влияния на организм человека естественных факторов подземных выработок (Черешнев В.А. и др., 2013; Баранников В.Г. и др., 1996). Они позволили дать углубленную характеристику параметрам, формирующим внутреннюю среду рудника. В последующем выявлена возможность развития в данном регионе лечебного направления – сильвинитотерапия, которая представляет собой вид физиотерапевтического воздействия на пациентов специфических физических и химических факторов, формирующихся в сооружениях, выполненных из природного минерала сильвинита (Кириченко Л.В. и др., 2007; Батуро А.П. и др., 2015; Красноштейн А.Е. и др., 1999; Rabbani B., 2015).
На сегодняшний день в практическом здравоохранении актуально применение сооружений из калийных солей Верхнекамья для лечения заболеваний дыхательной, сердечнососудистой, нервной систем, аллергозов, акушерской патологии, воспалительных заболеваний пародонта и ЛОР-органов (Леонова Л.Е. и др., 2015; Баранников В.Г. и др., 2011).
Интенсивная и продолжительная эксплуатация сильвинитовых сооружений приводит к изменениям соотношения физико-гигиенических факторов и микробиологического пейзажа их внутренней среды, что способствует снижению эффективности эксплуатации данных помещений (Васильев А.И., 2006; Кириченко Л.В., 2009; Черешнев В.А., 2013). В связи с этим, возникает потребность в разработке и обосновании методов оценки условий функционирования различных видов соляных устройств.
Эффективность работы соляных сооружений, согласно современной научной литературе, оценивается по следующим параметрам:
-
Гигиенические (анализ отдельных факторов внутренней среды с помощью специальных стандартизованных приборов);
-
Клинические (регистрация улучшения общего состояния и самочувствия пациентов, увеличение сроков ремиссии, сокращение рецидивов);
3. Лабораторные (нормализация либо положительные изменения в данных лабораторных исследований у пациентов).
Однако для изучения вышеизложенных параметров необходимо использование дорогостоящих приборов и большого объема лабораторных тестов. В свою очередь, клинические исследования имеют ряд недостатков: низкая объективизация данных; отсроченность терапевтического эффекта и его зависимость от индивидуальных особенностей пациентов; при комплексной терапии сложность вычленения влияния на процесс выздоровления исключительно факторов солелечения.
Расширение показаний к применению сильвинитотерапии приводит к резкому увеличению количества новых сооружений в разных регионах страны и нагрузки на уже функционирующие устройства (Кириченко Л.В. и др., 2008; Рязанова Е.А. и др., 2015; Айрапетова Н.С. и др., 2011; Хан М.А. и др., 2012). В настоящее время отсутствуют единые методические подходы к осуществлению контроля за сильвинитовыми сооружениями, позволяющие унифицировать систему надзора за данными устройствами. Следовательно, требуется дальнейшее совершенствование организации сильвинитотерапии на основании углубленных комплексных исследований условий ее проведения с обоснованием гигиенических и санитарно-микробиологических методов контроля внутренней среды.
Степень разработанности темы исследования.
В современной литературе широко освещены вопросы применения сильвинитотерапии в комплексном лечении различных заболеваний (Балакина И.Н., 2009; Баранников В.Г. и др. 2011; Кириченко Л.В., 2012; Рязанова Е.А., 2015; Хан М.А., 2012; Айрапетова Н.С., 2011; Weinreich U.M., 2014; Hedmann J., 2006). Описаны основные природные свойства калийных солей, способствующие формированию особой биопозитивной среды в подземных и наземных сооружениях для солетерапии (Кириченко Л.В., 2012; Дорохов Е.В., 2007; Кортунова З.В., 2013; Красноштейн А.Е., 1999; Файнбург Г.З., 2005; Тогоев А.М., 2004; Calin M.R., 2014; Chonka Y., 2012; Lazarescu H., 2014). При этом почти полностью отсутствуют исследования микробиологических параметров внутренней среды наземных сильвинитовых сооружений (Федотова М.Ю., 2005; Мезенцева Е.В., 2003). Имеются единичные научные исследования по изучению воздействия отдельных факторов сильвинитотерапии на микроорганизмы (Примак Т.Д., 2012; Володченко В.Ф., 2015), а также данные, подтверждающие возможность микробиологического загрязнения внутренней среды (Батуро А.П., 2015; Диденко Л.В., 2015; Романовская В.А., 2013; Lamprinou V., 2012). Неизученной остается проблема антимикробного влияния природного минерала сильвинита, возможности контаминации и выживания на его поверхности грибков и бактерий, попадающих в воздух соляных устройств в процессе проведения сеансов солетерапии.
Существует нормативная база для проведения контроля за факторами внутренней среды соляных сооружений, однако на практике он не осуществляется.
Цель исследования - углубленное комплексное изучение гигиенических и микробиологических факторов солетерапии в сооружениях из природного сильвинита для оценки их эффективности и обеспечения оптимальных условий эксплуатации.
Задачи исследования:
1. Изучить фоновые показатели внутренней среды сильвинитового
физиотерапевтического помещения;
2. Разработать объективный метод определения содержания минерала сильвина в
сильвинитовых конструкциях;
-
Обосновать интегральный гигиенический критерий прогнозирования эффективности функционирования сильвинитовых устройств;
-
Исследовать в экспериментальных условиях влияние физических свойств природного минерала сильвинита на ростовые показатели бактериальных культур;
-
Доказать возможность оценки интенсивности факторов внутренней среды сооружений из сильвинита с помощью микробиологического способа.
Научная новизна исследования. Впервые проведены комплексные гигиенические и
микробиологические исследования лечебных факторов разработанного и запатентованного
сильвинитового физиотерапевтического помещения. Создана новая методика подсчета площади
активно действующего минерала сильвина в блоках горной породы с помощью оригинальной
компьютерной программы. Обоснован интегральный критерий прогнозирования
эффективности сооружений из природных калийных солей.
Выявлено антимикробное влияние сильвинита на бактериальные культуры. Разработан и обоснован новый способ оценки эффективности функционирования сооружений из природных калийных солей.
Теоретическая и практическая значимость работы. Проведенные углубленные гигиенические и микробиологические исследования позволили расширить представления об особенностях факторов внутренней среды сильвинитовых сооружений и их взаимосвязях.
Получены: патент РФ на полезную модель «Сильвинитовое физиотерапевтическое
помещение» № 146206 от 02.09.2014 г.; свидетельство о государственной регистрации
программы для ЭВМ № 2016612200 «Методика определения площади природного минерала
сильвина в сооружениях из калийных солей» (2016 год); патент РФ на изобретение «Способ
оценки эффективности работы сильвинитовых сооружений», № 2639511 от 21.12.2017 г.
Создана экспериментальная модель соляного сильвинитового сооружения для
микробиологических исследований.
Для внедрения в практику предложены способ анализа эффективности
функционирования сильвинитовых сооружений путем регистрации антимикробного влияния минерала на бактериальную культуру золотистого стафилококка; интегральный критерий оценки интенсивности факторов внутренней среды соляных устройств, который может использоваться при проведении мероприятий по контролю за эксплуатируемыми сооружениями и способ определения содержания сильвинита в соляном материале.
Разработаны практические рекомендации по эксплуатации и контролю за гигиеническими факторами сильвинитовых сооружений.
Методология и методы исследования. Диссертационная работа выполнена в ФГБОУ ВО «ПГМУ им. академика Е.А. Вагнера» Минздрава России в рамках комплексной темы научно-исследовательских работ.
Данная работа представляет собой совокупность адекватных современных
гигиенических (описательно-оценочный и аналитический метод), микробиологических
(лабораторный и натурный эксперимент), математических и статистических методов.
Основными методологическими характеристиками работы являются целостность,
комплексность, системность, объективность, валидность и воспроизводимость.
Положения, выносимые на защиту:
1. Новое сильвинитовое сооружение обладает комплексом гигиенических факторов,
соответствующих существующим малозатратным типам соляных устройств, однако
превышающих их по интенсивности.
2. Программный способ определения содержания минерала сильвина в соляных
ограждениях более точен, экономичен по времени и может быть использован для
прогнозирования эффективности соляных сооружений на стадии проектирования.
-
Содержание минерала сильвина в сильвинитовых поверхностях сооружений для солетерапии является интегральным гигиеническим критерием прогнозирования эффективности работы данных устройств.
-
Микробиологический метод оценки эффективности сильвинитовых сооружений, основанный на антимикробных свойствах минерала сильвинита, способствует совершенствованию условий их эксплуатации.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены комплексным подходом, достаточным количеством и разнообразием изученных материалов, накопленных за длительный период наблюдения, а также применением адекватных современных гигиенических, микробиологических и статистических методов исследования.
Материалы диссертации доложены и обсуждены на научной сессии ПГМА им. академика Е.А. Вагнера (Пермь, 2013); региональной научно-практической конференции «Теоретические и практические аспекты сильвинитотерапии» (Верещагино, Пермский край, 2014); научной сессии ПГМА им. ак. Е.А. Вагнера «Навстречу 100-летию высшего медицинского образования на Урале» (Пермь, 2014); международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы и перспективы развития медицины», (Омск, 2014); международной научно-практической конференции «Основные проблемы в современной медицине» (Волгоград, 2014); конференции аспирантов и соискателей на иностранных языках «Иностранные языки в научной деятельности врача» (Пермь, 2015); ежегодной итоговой научно-практической конференции «Актуальные проблемы медицины» (Гродно, 2016); международном научном конгрессе «Актуальные вопросы медицины – XXI век», (Пермь, 2016); научном симпозиуме с международным участием на иностранных языках «Perm medicine in context of international communication in science» (Пермь, 2016); научно-практической конференции «Современные проблемы и перспективные направления в медицине» (Пермь, 2016); симпозиуме «Спелеотерапия: научные основы, достижения, актуальные вопросы» (Москва, 2017).
Организация и проведение диссертационного исследования одобрены Локальным этическим комитетом при ФГБОУ ВО «ПГМУ им. академика Е.А. Вагнера» Минздрава России (протокол № 3 от 28.03.2018 г.).
Диссертационная работа апробирована на расширенном заседании кафедр общей гигиены и экологии человека; коммунальной гигиены и гигиены труда; гигиены питания и гигиены детей и подростков; эпидемиологии с курсом гигиены и эпидемиологии ФДПО; общественного здоровья и здравоохранения ФДПО; микробиологии и вирусологии; инфекционных болезней, фтизиопульмоногологии Пермского государственного медицинского университета (протокол № 1 от 05.04.2018 г.).
Внедрение результатов исследования в практику. Результаты исследования внедрены в практическую деятельность ГБУЗ ПК «Чайковская городская поликлиника № 1», научно-производственной компании «Лечебный Климат» (Акт внедрения от 03.05.18) и ООО Лечебно-оздоровительный центр «СоЗвездие» (Акт внедрения от 10.07.18).
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры коммунальной гигиены и гигиены труда при преподавании вузовского компонента «Гигиенические основы спелеотерапии» (Акт внедрения от 03.09.18), а также в учебном процессе на кафедре микробиологии и вирусологии Пермского государственного медицинского университета в элективном курсе «Санитарная микробиология» для студентов медико-профилактического факультета (Акт внедрения от 31.08.18).
Личный вклад автора заключался в формировании цели и задач исследования, анализе фактического материала и обобщении результатов проведенной работы. Автором запланированы и организованы исследования, сформулированы цели и задачи, определены объемы и методы исследований, проведены гигиенические и лабораторные исследования, статистическая обработка, созданы электронные базы данных, выполнен анализ, обобщение и обсуждение результатов, подготовлены публикации и методические рекомендации по теме диссертации. При планировании, организации и проведении исследований по всем разделам работы доля личного участия составила 80 %. Доля участия в обобщении материалов – 100 %.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 38 печатных работ, из них: 3 – в
журналах базы Web of Science и SCOPUS, 18 – в журналах, рекомендованных ВАК при
Минобрнауки России, 12 – зарегистрированы в базе РИНЦ. По материалам диссертационного
исследования получено 4 патента РФ, 1 свидетельство о государственной регистрации
компьютерной программы.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 133 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, главы описания материалов и методов исследования, 2 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы; иллюстрирована 6 таблицами, 33 рисунками и 2 приложениями. Список литературы включает 155 источников, в том числе, 109 отечественных и 46 иностранных авторов.
Особенности условий формирования природных соляных минералов
В процессе своей жизнедеятельности человек активно и пассивно взаимодействует с окружающим минеральным миром, который оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на его здоровье. Воздействие минералов на здоровье человека издревле вызывало интерес исследователей. В структуре современной минералогии это выражено в двух интенсивно развивающихся направлениях: минералогия среды обитания и медицинская минералогия [46, 106, 107, 108].
Минералогические факторы среды обитания могут оказывать на организм человека дистанционное, пневмоническое, осязательное и пищевое воздействие. Минералы, не соприкасающиеся напрямую с телом человека, могут влиять только через продукты своего химического разложения или через физические эффекты (магнитное и радиоактивное излучения). Пневмоническое действие оказывают минералы, способные проникать внутрь организма при дыхании в составе воздушной взвеси. Грубые частицы диаметром более 5 мкм оседают в носоглотке, более мелкие попадают в альвеолы, снижая эффективность обогащения крови кислородом, и могут приводить к развитию токсикозов, если минерал обладает свойством растворимости (мышьяк, сера); пневмокониозов (уголь, кварц, асбест); опухолевых заболеваний (радиоактивные минералы). Выраженное негативное воздействие оказывает попадание на кожу легкорастворимых минералов, которые приобретают токсичность, растворяясь под действием влаги, вызывая раздражение и химические ожоги (мирабилит, эпсомит, галотрихит, галит, сильвин). Значительное количество минералов попадает внутрь через пищеварительный тракт вместе с питьевой водой (минеральная взвесь), продуктами питания (примесные минералы), а также в виде лекарств. Частицы минералов могут вызывать микротравмы органов пищеварительной системы (на клеточном и молекулярном уровне), нарушать солевой баланс организма и оказывать опосредованное действие (ЭМИ, радиоактивность) [46, 56, 59, 105, 106, 107].
Медицинская минералогия – обширная наука, находящаяся на стыке минералогии и медицины, изучающая лечебные свойства минералов и возможности их использования. Она имеет в своем составе ряд дисциплин: минералотерапия (минералопсихотерапия и минералофизиотерапия), минеральная профилактика, минералогическая диагностика, минеральная фармакология, имплантотехнология, минеральная травматология и медицинская топоминералогия. Минералофизиотерапия основана на использовании особых свойств минералов и агрегатов для достижения лечебного эффекта. К ней можно отнести солетерапию в соляных рудниках и специальных комнатах, сердоликовые ванны, массаж минералами, стоун-терапию [10, 93, 106, 107, 111, 123, 129].
Проблема влияния минералов на здоровье человека в связи с развитием медицинской минералогии обретает научное обоснование и практическую результативность, создавая условия для выявления и реализации новых перспектив сохранения и укрепления здоровья. Широкое применение в медицинской практике нашли такие соляные минералы как сильвинит, сильвин и галит. На их использовании основаны такие методы лечения как сильвинито- и галотерапия [21, 22, 76, 93, 113, 124, 129, 130]. Для достижения высокого эффекта и нивелирования вреда здоровью пациентов необходимо использовать только высококачественные соляные минералы.
Образование солей, соленосных отложений и рассолов, являющееся частью глобального круговорота веществ на Земле в последние годы привлекает внимание все большего числа исследователей. В связи с широко развернувшимся бурением скважин для добычи нефти и газа во многих регионах Земли обнаружены огромные массы соляных пород. Появились новые гипотезы и попытки дать интерпретацию процессам солеобразования, что усилило интерес к проблемам галогенеза. Более глубоко и всесторонне изучаются физико-химические условия современного соленакопления в различных географических обстановках, получают новое объяснение важные вопросы образования древних и более молодых соленосных отложений [40, 55, 57, 133].
Соляные месторождения сложены осадочными породами океанического происхождения. В некоторые периоды истории Земли (пермский, юрский, третичный, ранний кембрийский и поздний девонский) в отдельных районах мира возникали особо благоприятные условия для осаждения солей (периоды максимальной интенсивности галогенеза), что привело к образованию соляных месторождений [92]. Различные локальные особенности древних морей (конфигурация и глубина бассейнов, климатическая зона расположения) оказали влияние на минералогический состав и структуру отложений. Мировые месторождения калийных минералов и их пород представлены хлоридами (сильвинитом и карналитом), сульфатхлоридами (каинитом, галитангидритом) и сульфатами (кизеритом, лангбейнитом) [40, 47, 119, 145].
Галогенная (соляная) формация – это пространственно развитый крупный комплекс отложений, сложенных галогенными (хемогенными) породами (гипсы, ангидриты, соли и др.), с которыми также связаны несоленые породы (галопелиты, аргиллиты, мергели, карбонатные породы, алевролиты, песчаники и др.) [40, 47].
Галогено-калиеносная формация слагается пластами и пачками каменной и калийных солей, перемежающихся с гипсами, ангидритами, известняками, доломитами, аргиллитами, мелкозернистыми, засолоненными песчаниками. Общая соленасышеность такой формации составляет 60% и более [12, 14, 127].
Галитовая формация представлена каменной солью, ангидритами, ангидрито-доломитами, доломитами, мергелями с прослоями красноцветных алевролитов, аргиллитов и песчаников. Коэффициент соленасышенности в среднем составляет от 30-35 до 50-55% [15, 35, 36].
Возникновение того или иного типа формаций напрямую зависит от интенсивности погружения дна бассейна, седиментации и в значительной степени определяется структурно-тектоническим фактором. Расположение мощных галогенных формаций соотносится с крупнейшими отрицательными структурами земной коры: впадинами на окраинах платформ, прилежащими передовыми прогибами, межгорными впадинами складчатых областей, внутриконтинентальными рифтовыми зонами [15, 40, 126].
Существенное значение для оценки продуктивности галогенных формаций имеет тип их взаимоотношений с перекрывающими и подстилающими отложениями: 1-й тип залегает между образованиями морского генезиса; 2-й тип залегает на морских отложениях и перекрывается красноцветными породами; 3-й залегает на красноцветных и перекрывается морскими; 4-й - располагается среди красноцветных отложений. Крупные промышленные месторождения полезных ископаемых чаще связаны с галогенными формациями первых двух типов [40, 128, 146].
Большинство исследователей относит галогенные отложения к образованиям, возникшим при испарении природных вод (т.н. эвапориты) [40]. Это положение базируется на почти полном соответствии минеральных ассоциаций эвапоритов и их пород солевому составу исходных вод и рассолов, а так же характеру протекающих в них физико-химических процессов [12, 92].
Гидрохимический тип галогенеза определяется составом поверхностных и подземных вод, питающих солеродные бассейны. Влияние структурно геологических, ландшафтных и климатических факторов на галогенез более выражено, так как в этом случае они контролируют не только закономерности размещения, размеры и продолжительность существования солеродных бассейнов, но и обусловливают особенности формирования состава и распространения питающих их вод. Поскольку структурно-геологические и ланшафтно-климатические факторы на различных участках Земли неодинаковы и со временем изменяются, то галогенез складывается не только из количественных, но и качественных изменений как в пространстве, так и во времени [55, 141, 155]. Это предопределяет разнообразие гидрохимических типов соляных озер даже в пределах одного региона. Сравнительно редкое сочетание условий, благоприятных для возникновения крупных солеродных бассейнов, где могли бы формироваться мощные залежи эвапоритов и более жстких для сохранения отложившихся солей. Развитие галогенеза не будет интенсивным, если нет аридного или полуаридного климата (климат пустынь), характеризующихся высокой температурой, низкой влажностью и значительными колебаниями температуры в течение суток [56, 141, 155].
В осадках озер, как и в галогенных толщах, часто имеет место чередование соляных и несоляных отложений, вызванное периодической сменой условий накопления в годовых и многолетних циклах. Однако неоднократное растворение, переотложение и перекристаллизация солей ведет к потере первичной структуры и слоистости соляных пород, формированию более однородных пластов различной мощности, лишенных слоистости [40, 56, 155].
Для последующего сохранения соленосных отложений большое значение имеет тип перекрывающих образований и их мощность. Они формируются на заключительных стадиях развития озерного бассейна [12, 35, 36, 40].
Анализ размещения и условий образования галогенных формаций показывает, что соленакопление не является каким-то исключением, а представляет собой закономерное явление в современном и древнем галогенезе [40, 141, 155].
Актуальные аспекты санитарно-гигиенического надзора за сильвинитовыми сооружениями
Современные модификации наземных сооружений, изготовленных из природных калийных солей, в настоящее время используют для лечения и профилактики ряда заболеваний [63, 77, 78, 79, 80, 116, 117, 143, 147, 151]. Количество активно функционирующих сильвинитовых объектов, строящихся по индивидуальным проектам, постоянно увеличивается. Они отличаются размерами, формой и особенностями конструкций, что создает различия в формировании физических и химических факторов внутренней среды [32, 33, 88].
В динамике лечения пациентов происходит изменение соотношения факторов внутренней среды сильвинитовых палат, преимущественно аэроионизации воздуха, концентрации соляного аэрозоля и микробного пейзажа [27, 29, 37, 39, 64]. На сегодняшний день санитарно-гигиенический контроль за сильвинитовыми сооружениями не осуществляется. Их интенсивная эксплуатация при отсутствии должного надзора ведет к ухудшению лечебных свойств и снижению эффективности сильвинитотерапии, что диктует необходимость проведения восстанавливающих и профилактических гигиенических мероприятий [23, 26, 27, 28, 81].
В настоящее время существуют нормативные документы, которые могут быть использованы при проведении гигиенического контроля за соляными микроклиматическими палатами и другими сооружениями из природных солей:
1. Руководство Р 2.1.3.004-94 «Организация гигиенического контроля соляных климатических камер для лечения заболеваний органов дыхания», М. 1994;
2. Методические указания МУ 4.3.1517-03 «Санитарно-эпидемиологическая оценка и эксплуатация аэроионизирующего оборудования», Пермь – 2003;
3. Методические указания МУК 4.3.1675-03 «Общие требования к проведению контроля аэроионизационного состава воздуха»;
4. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.3.2630 – 10 «Санитарно эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность»;
5. Методические рекомендации от 28.04.94 «Лечение в спелеоклиматической камере из натуральных калийно-магниевых солей Верхнекамского месторождения»;
6. Методические рекомендации от 25.11.02 «Санитарно-гигиенические требования к соляным комплексам и соляным микроклиматическим палатам»;
7. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4.1294-03 «Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений».
В перечисленных документах отражены гигиенические требования, предъявляемые к состоянию лечебной внутренней среды, расположению, санитарному содержанию и режиму работы функционирующих соляных устройств, которые могут быть представлены отдельными сооружениями или целыми соляными комплексами [5, 39]. Часть методических указаний направлена на предотвращение неблагоприятного влияния недостаточности или избыточности аэроионизационной составляющей в воздухе на здоровье человека [43, 44, 69].
Помещения, в которых используется аэроионизирующее оборудование (в том числе соляные физиотерапевтические сооружения), согласно указанным выше документам, не допускается размещать в жилых зданиях. Ввиду значительного веса соляных конструкций рекомендуется их строительство на первых этажах лечебно-профилактических организаций и общественных зданий. Не следует располагать соляные сооружения в помещениях, смежных с помещениями с повышенной влажностью (бассейны, кабинеты бальнеотерапии), во избежание растворения солематериала [5].
Полный гигиенический контроль параметров лечебной среды соляных помещений должен осуществляться не реже одного раза в год, а также после проведения ремонтных работ или длительного нахождения соляной палаты в нерабочем состоянии. Нормируемыми показателями являются микроклимат, содержание частиц соляного аэрозоля, аэроионный состав воздушной среды, радиационный фон, уровень шума, микробная обсемененность внутренней среды. В случае отклонения от нормируемых показателей рекомендуется проведение комплекса работ по выведению соляного помещения на оптимальный режим функционирования. Ежедневно перед каждым сеансом использования, но не менее трех раз в сутки необходимо производить замеры основных параметров микроклимата (температура и влажность воздуха) [5, 72]. Параметры микроклимата рекомендовано поддерживать в следующих пределах: температура воздуха 14 - 220С, относительная влажность воздуха 40 -75%, скорость движения воздуха не более 0,15 м/с [39].
Контроль гигиенических показателей внутренней аэроионизационной среды наземных соляных сооружений должен осуществляться на расстоянии 0,8 м от каждой стены и на высоте 0,5 м от пола за 10 минут до окончания сеанса солетерапии в присутствии пациентов. Минимальная допустимая концентрация отрицательно заряженных аэроионов – 600 ион/см3, положительно заряженных – 400 ион/см3. Максимально допустимая концентрация аэроионов как положительной, так и отрицательной полярности – 50000 ион/см3. Рекомендуемая концентрация легких аэроионов 800 - 3000 ион/см3 [17, 43, 44].
Содержание соляного аэрозоля в помещениях с аэроионизирующими объектами санитарно-эпидемиологического и терапевтического назначения не должно превышать 2 мг/м3, наличие аэрозольных частиц размером до 5 мкм в пределах 70 – 80% [41, 43].
Не реже одного раза в 1-2 года необходимо осуществлять приостановление работы соляных сооружений для профилактической гигиенической зачистки монолитных соляных поверхностей на глубину до 1 мм механическим способом и регулирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха. При наличии насыпного пола из дробленой минеральной породы ее следует заменять на свежую, прокаливать или очищать в специальном барабанном устройстве [69].
В настоящее время предупредительный санитарный надзор за сильвинитовыми сооружениями на стадии проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию не проводится. Текущий санитарно-гигиенический контроль данных объектов специалисты ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии» осуществляют только по поступившим жалобам от населения.
В изученной научной литературе при описании процедуры спелеотерапии авторы отмечают ее основные действующие лечебные факторы: стабильный микроклимат, наличие соляного аэрозоля в воздухе, отсутствие аллергенов и поллютантов, низкая бактериальная обсемененность воздушной среды [68, 120, 124, 131, 134, 138, 139, 150]. Аналогичные факторы свойственны и наземным соляным сооружениям, изготовленным из сильвинита и галита. Однако механизм поддержания микробиологической чистоты воздуха как в пещерах, так и в искусственных сооружениях остается невыясненным.
Доказано снижение плотности популяции условно-патогенных стафилококков при воздействии потока отрицательных аэроионов при длительной экспозиции [61]. Данные исследования позволяют предположить, что в основе процессов поддержания бактериальной чистоты в сильвинитовых сооружениях лежит наличие особой аэроионизационной среды, обусловленной присутствием радиоактивного элемента Калий-40 в составе минерала.
В воздухе соляных сооружений присутствует значительное количество соляного аэрозоля, что может способствовать поддержанию микробиологической чистоты, за счет чувствительности многих микроорганизмов к химическому составу среды обитания, в том числе к высоким концентрациям солей. Так, например, хлор, являясь сильнейшим окислителем благодаря наличию семи электронов на внешней орбитали атома, способен разрушать важные элементы цитоплазмы клеток и угнетать гидролитическую и дегидрогеназную активность бактерий. Кроме окислительного эффекта хлор стимулирует мощную денатурацию белков путем замещения атомов водорода. Калий как внутриклеточный ион имеет прямое отношение к процессам синтеза белка, дефосфорилирования и обмену глюкозы. Натрий играет важную роль в поддержании осмотического давления и кислотно-щелочного равновесия. Такие элементы как железо, медь, марганец также способны оказывать токсическое действие на бактериальные клетки [11, 51, 89].
Фоновый уровень гигиенических и микробиологических факторов внутренней среды соляного физиотерапевтического помещения
Сильвинитовое физиотерапевтическое помещение (СФП) является оригинальным современным сильвинитовым сооружением. Его отличительные особенности – увеличенная площадь соляной поверхности на одного пациента, использование сильвинита с бльшим содержанием сильвина (32-35%), а также наличие устройства для обогащения воздуха аэрозолем сильвина [73].
Основными гигиеническими факторами, влияющими на организм человека, находящегося в условиях СФП, являются – повышенный относительно естественного, но не выходящий за пределы норм радиационной безопасности радиационный фон, аэроионизация, наличие соляного аэрозоля, а также микроклимат и наличие статического электричества на соляных поверхностях.
Для внедрения в эксплуатацию нового сильвинитового физиотерапевтического помещения проводили оценку фоновых гигиенически значимых факторов внутренней среды СФП и ее микробиологического благополучия по отсутствию микробного загрязнения, санитарно-показательных микрорганизмов (S.aureus) и грибов рода Candida, являющихся общеизвестными аллергенами.
Комплекс микроклиматических факторов создает различные условия теплообмена организма с окружающей средой, воздействуя на физиологические реакции в организме человека, что проявляется в различном теплоощущении. Повышенная или пониженная температура воздуха вызывает перенапряжение системы терморегуляции, изменение тонуса мышц и периферических сосудов.
При дискомфортном микроклимате чаще возникают простудные, аллергические заболевания и расстройства центральной нервной системы (быстрая утомляемость, потеря сознания). Важным условием при проведении сеансов солетерапии является благоприятный, не оказывающий отрицательного влияния на пациента микроклимат [8, 37, 75, 115].
Пациенты, находящиеся в сильвинитовом помещении, подвергаются воздействию внешнего и внутреннего облучения. Источником внешнего дистанционного -облучения является природный минерал сильвинит, содержащий от 10,2 до 27,2% смеси изотопов хлорида калия, в том числе К40 – источника слабого ионизирующего - и -излучения. Внутреннее воздействие на пациента обеспечивается ингаляцией соляного мелкодисперсного аэрозоля [5,75]. За счет своей большой проникающей способности ( как во внешней среде, так и в теле человека) -излучение имеет особое значение, способствуя активизации процессов аэроионизации. Также известно позитивное стимулирующее действие малых доз, которое проявляется на всех уровнях организации жизни от одноклеточных организмов до человека (эффект радиационного гормезиса).
Однако повышение радиационного фона (сверх установленных норм) оказывает негативное влияние на организм человека, вызывая нарушения обмена веществ, развитие опухолевых процессов, инфекционные осложнения, а также малоизученные на настоящий момент отдаленные последствия (генетические мутации и др.) [48].
Наличие в воздухе сильвинитового помещения легких отрицательных аэроионов является благоприятным фактором, поскольку они имеют наиболее важное биологическое значение, реализующееся за счет электрообмена в легочной ткани и нейрорефлекторных реакций при раздражении рецепторов аэроионами. Высокие их концентрации способствуют благоприятным изменениям в газовом и минеральном обмене, ускоряют заживление ран, усиливают деятельность мерцательного эпителия слизистой оболочки респираторного тракта. Реакция организма на действие ионизированного воздуха зависит от состояния организма пациентов и степени ионизации воздуха [16, 97, 102].
Еще одним из важных компонентов внутренней среды сооружений из сильвинита, оказывающим терапевтический эффект, является мелкодисперсный многокомпонентный соляной аэрозоль. Он образуется при срыве частиц с соляных поверхностей и при искусственном распылении измельченного минерала. Качественный состав аэрозоля определяется химическим составом сильвинита. Сильвинит представлен хлоридами калия, натрия и магния [28, 75, 76] с примесью большого количества других минералов (ангидрит, гипс, целестин, магнезит, доломит, кварц, пирит, рутил, циркон), металлов и редкоземельных элементов (Cu, Fe, Ti, Mn, Sr, Li, B, To, Rb, Ni, Co, Lt, Ba, Zn, Cr). Такой природный комплекс элементов оказывает на организм пациентов саногенное, муколитическое, бронходренажное, противовоспалительное, иммуномодулирующее действие при инфекционно-воспалительном процессе и при воздействии экзогенных поллютантов [110, 126, 127]. Местное воздействие соляного аэрозоля опосредованно улучшает общую защиту организма [85].
Накопление статического электричества на различных поверхностях способствует притягиванию к ним пыли и других загрязняющих веществ, имеющих заряд, что со временем снижает эксплуатационные свойства конструкции и может приводить к нарушениям в состоянии здоровья человека. Кроме того, длительное воздействие энергии статического электричества негативно влияет на сердечно-сосудистую и центральную нервную системы. Разряд статического электричества для человека опасности не представляет, но не стоит забывать о возможных вторичных последствиях (падение предметов, проливание жидкостей) [58].
В связи с этим важно, чтобы параметры всех факторов внутренней среды сильвинитового сооружения не выходили за пределы санитарных требований и не оказывали отрицательного влияния на организм человека. Полученные значения гигиенических параметров и микробиологических характеристик внутренней среды изучаемого сильвинитового помещения представлены в Таблицах 1,2 и Рисунках 1 - 4.
Микроклимат в обследуемом СФП определяли в течение 17 дней (длительность курса сильвинитотерапии, рекомендованная для данного помещения). За исследуемый период температура составляла 23,18±0,28C, относительная влажность - 44,39±1,12%, температура ограждающих поверхностей - 22,10±0,35C, скорость движения воздуха - 0,14±0,01м/с (Таблица 1). Параметры микроклимата соответствовали требованиям санитарных норм и позволяли отнести его к категории «допустимый». Температура и влажность воздуха в СФП не будут приводить к перенапряжению системы терморегуляции, а установленная скорость движения воздуха будет способствовать перемещению воздушных масс, не допуская их застоя в помещении.
Обоснование применения микробиологического способа для оценки эффективности работы различных соляных устройств в процессе эксплуатации
Все более широкое применение соляных устройств в современной медицине требует организации гигиенического контроля за сильвинитовыми устройствами с применением современных и объективных методов. В настоящее время не существует специально разработанных методических гигиенических и микробиологических подходов к оценке эффективности функционирования сильвинитовых сооружений.
Наиболее часто для оценки эффективности функционирования сооружений из сильвинита используют способ определения уровня ионизации воздушной среды соляного сооружения с помощью счетчиков аэроионов (Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.4.1294-03 «Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений», п. 2.4.). К основным недостаткам данного подхода можно отнести: определение выраженности только одного действующего фактора, что ведет к недостаточности учета комплексного воздействия внутренней среды сооружения; высокую стоимость и трудности в эксплуатации аппаратуры для оценки концентрации аэроионов.
Поскольку предыдущими исследованиями было доказано наличие антибактериального эффекта минерала сильвинита, входящего в состав соляных поверхностей в сооружениях для сильвинитотерапии, логично предположить возможность его применения для подтверждения наличия биопозитивной лечебной среды внутри сооружения. Бактериостатический эффект наступает лишь при формировании в соляных устройствах комплекса лечебных факторов достаточной интенсивности, что может быть использовано для объективизации оценки вводимых в эксплуатацию и функционирующих сооружений.
Предложенный способ направлен на комплексную оценку эффективности функционирования сильвинитовых сооружений (с учетом всех факторов внутренней лечебной среды, а именно аэроионизации, концентрации соляного мелкодисперсного аэрозоля, радиационного фона, микроклимата), и основан на регистрации бактериостатических эффектов внутренней среды сильвинитовых сооружений. Поскольку скорость роста бактериальных культур достаточно высока (18-24 часа в большинстве случаев), появляется возможность существенного сокращения времени, необходимого для оценки, отказа от сложного многофакторного наблюдения за клинической динамикой при солелечении. Кроме того, проведение бактериологических исследований позволяет существенно снизить расходы на контрольные исследования, в сравнении с клиническим подходом и гигиеническими (приборными) измерениями. Это также позволяет упростить и удешевить процесс оценки эффективность функционирования сильвинитовых сооружений. Для достижения искомых результатов важным моментом следует считать выбор тест-штамма для микробиологических исследований. В представленных экспериментах использовали культуру золотистого стафилококка № 906 из коллекции НИИЭМ, которая считается индикаторным организмом при санитарно-гигиенических исследованиях. Для культивирования стафилококка использовали 5%-ный кровяной агар. В качестве интегрального показателя состояния микроба был избран диаметр колоний, по которому проводилась оценка влияния внутренней среды сильвинитового сооружения на тест-штамм. При этом, поскольку данный показатель может зависеть от конкуренции между колониями за трофические компоненты среды, для экспериментов следует использовать чашки Петри с плотностью посева не более 18-20 колоний при максимально равномерном их распределении по площади чашки. С этой же целью важно применение чашек со строго дозированным (т.е., сопоставимым) количеством среды в них так как возможно возникновение различий опыт/контроль по не зависящим от эксперимента причинам.
Предложенный способ основан на регистрации антимикробного влияния сооружений из сильвинита на ростовые показатели бактериальной культуры Staphylococcus aureus с помощью 2-х чашек Петри с кровяным агаром, предварительно засеянных данной культурой (плотность засева – 18-20 КОЕ на 1 чашку Петри).
Одну чашку размещали в сильвинитовом сооружении с открытой крышкой в отсутствие пациентов на стандартное время процедуры солетерапии (1-18 часа), вторую – в помещении без конструкций из сильвинита (контрольное). Обе чашки с закрытыми крышками помещали в термостат при температуре 370С, где инкубировали в течение 24 часов. Затем измеряли диаметр колоний с помощью микроскопа МБС-10 (фирма ЛОМО, Санкт-Петербург, Россия) с окуляром-микрометром. Критерием эффективного воздействия факторов внутренней среды (радиационный фон, аэроионизация, сильвинитовый аэрозоль, стабильный микроклимат) на микроорганизмы считали статистически значимое снижение скорости бактериального роста (диаметр колоний) в опытных чашках по сравнению с контролем (Рисунок 20).
Для определения возможности применения данного способа оценки эффективности соляных устройств нами проведен ряд исследований в сильвинитовых сооружениях различных типов (СМП, СФП и ССУ) со сроком эксплуатации на момент изучения от 1 года до 3-х лет. Параллельно во всех исследуемых сооружениях проводили комплексную гигиеническую оценку наиболее значимых для сильвинитотерапии параметров внутренней среды (уровень радиационного фона, концентрация легких аэроионов и соляного аэрозоля).
При проведении исследования в СМП со сроком эксплуатации 1 год время экспозиции чашки Петри, предварительно засеянной S. aureus, составило 1 час. На аналогичное время чашка Петри помещалась и в контрольное помещение. Полученный диаметр колоний культуры представлен на Рисунке 21